В 2011 году сильный снегопад в Скалистых горах заполнил реку Колорадо, подняв резервуары — и подняв настроение — на пораженном засухой юго-западе США. Однако в следующем году уровень воды упал почти до самого низкого значения за столетие, поставив под угрозу водоснабжение, жизненно важное для миллионов людей и десятков экосистем. Теперь ученые говорят, что они, возможно, придумали потенциальную систему раннего предупреждения об уровне воды в Колорадо, наблюдая за температурными режимами в Атлантическом и Тихом океанах за тысячи километров.
По словам ученых, если подход сработает, это может стать первым шагом к разработке долгосрочных прогнозов по рекам. «Если мы теперь знаем, что в следующем году нас ждет сильная засуха, менеджеры по водным ресурсам могут действовать проактивно», — говорит Йоши Чикамото, эксперт по климатической динамике из Университета штата Юта, который помогал проводить исследование.
Ученые давно установили связь между температурой океана и погодными условиями на континенте. Самым известным является то, что Эль-Ниньо в центральной части Тихого океана — периодическое потепление океанических вод — было связано с засухой в Африке, проливными дождями на тихоокеанском побережье Северной Америки и лесными пожарами в Южной Америке. По мере того, как климатические модели становились более точными, а компьютеры — более мощными, ученые искали доказательства других способов, которыми изменения океана влияют на атмосферу.
Чикамото обратил свое внимание на реку Колорадо в 2017 году. Юта и несколько близлежащих штатов Роки-Маунтин расположены в верховьях речной системы, что помогает утолить жажду Лас-Вегаса, Феникса и Лос-Анджелеса. Река также вырабатывает достаточно гидроэлектроэнергии, чтобы осветить более 750 000 домов, а ее воды превращают Имперскую долину в Калифорнии из пустыни в сельскохозяйственный рог изобилия. Но правительственные синоптики обычно предсказывают его щедрость только за 7 месяцев вперед, частично основываясь на уровне снега, тенденциях температуры и исторических данных.
Чикамото и его коллеги задались вопросом, могут ли они делать более долгосрочные прогнозы, изучая условия океана вдали. Они взяли существующую компьютерную модель взаимодействия между мировым океаном и атмосферой и добавили к ней исторические данные об океане по температуре и солености. Они также добавили измерения влажности почвы — распространенного индикатора засухи — для земель, осушаемых рекой Колорадо и ее притоками.
Так, было обнаружено, что в течение семи самых экстремальных засушливых лет за последние 6 десятилетий, включая 2012 год, спад почти всегда происходил в соответствии с многолетней структурой глобальной температуры океана, как они сообщают в этом месяце в Communications Earth & Environment. Эти закономерности начались с необычных потеплений в тропической Атлантике за 3–4 года до засухи и продолжились потеплением в северной части Тихого океана и похолоданием в центральной части Тихого океана за 1–2 года до засухи.
Чтобы проверить предсказательную силу этого подхода, ученые использовали свою модель для создания серии 10-летних прогнозов, начиная с 1960 года. Они сравнили эти прогнозы с прогнозами двух других моделей: одной, в которой не хватало дополнительных данных об океане, и одной, в которой отсутствовали дополнительные данные об океане. использовали засушливые условия предыдущего года для прогнозирования следующего года. Они также сравнили прогнозы с реальными условиями. Они обнаружили, что их прогнозы, основанные на океане, были на 40% точнее, чем у других моделей, на 2 года в будущее.
Но этот новый подход — не идеальный «хрустальный шар», предупреждает Чикамото. Для прогнозов на срок более 2 лет результаты были не более точными, чем подбрасывание монеты. Кроме того, исследователи обнаружили, что температурный режим океана может объяснить только 38% колебаний воды в реке Колорадо. А прогнозы требуют столько вычислительного времени и мощности, что это непрактично для большинства менеджеров водных ресурсов и государственных синоптиков. Но, по словам Чикамото, исследователи разработали более простую модель статистического прогнозирования, которая работала для годовых прогнозов. «Это всего лишь первый шаг».
Другие исследователи предупреждают об опасности путать корреляцию между температурой океана и засухой с причинной связью. Шан-Пинг Се, эксперт по климатической динамике из Института океанографии Скриппса, который изучает влияние океанов на климат, говорит, что новая работа не объясняет, как изменения температуры в тропической Атлантике могут быть связаны с изменениями температуры Тихого океана или количеством осадков в Регион реки Колорадо. Это заставляет его сомневаться, насколько точным может быть любой прогноз. «Я думаю, что до тех пор, пока физические причины не будут выявлены и зафиксированы, статистические модели всегда будут подозрительными».
На обложке : herdiephoto/Flickr (CC BY 2.0)